Safety assessment method for anti collapse of a free-standing communication tower can self-supporting communication tower under wind load failure when the tower collapsed the key component of whole process dynamic response simulation precise, and the self-supporting communication tower collapse safety evaluation, combined with this method through the conventional design software and General Co. element software, modeling can easily and quickly complete the communication tower component of many, but also can realize the complex dynamic collapse simulation of the whole process, considering all kinds of unfavorable wind, single component failure and multi component joint damage conditions, detailed and reliable analysis results. The evaluation method of the invention, the analysis method is simple and easy to learn and master, can be used for the design of the new tower, also can be used to evaluate the network in the tower, the tower design is conducive to the promotion of personnel, to fill the gaps in the free-standing communication tower collapse research and design aspects.
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于通信工程塔桅
,具体涉及一种对自立式通信塔抗倒塌安全性的评估方法,可应用于评估自立式通信塔在设计荷载作用下局部构件破坏时效后塔桅的抗倒塌安全性。
技术介绍
通信铁塔是通信信号发射、接收和传输设备的主要载体,是移动通信网完成信号覆盖的重要基础设施。自立式通信铁塔是一种典型的高耸钢结构建筑,自重较轻,因此一般将风荷载作为设计控制荷载。自立式通信塔通常包括单管塔、三管塔和角钢塔,其中三管塔和角钢塔由于其建设高度较高,占地面积较大,通常用于室外或野外开阔场地,其建设和使用环境较为恶劣,其组成构件众多,传力路径复杂,在风荷载作用下存在一定的安全隐患,铁塔倒塌的事故时有发生。因此有必要对新建和已有自立式通信塔进行抗倒塌安全性评估。目前我国对于建筑结构的抗倒塌安全性评估仅停留在概念阶段,并无详细的国家规范作为指导。而对于通信铁塔在设计荷载作用下的抗倒塌安全性评估更是处于空白阶段,缺乏一套切实可行的通信塔抗倒塌安全评估方法。对于普通的建筑结构的抗倒塌性能分析常采用两阶段加载方式,即在构件失效处施加反向内力,并在失效时间内撤掉该方向力的方式来模拟构件失效,该方式过于复杂,不易实施,难于推广应用;另一方面通信塔的构件较多,组成复杂,现有通用有限元软件在建模功能上较为繁琐,同样限制了抗倒塌安全性评估在通信塔上的应用。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的不足,本专利技术的目的是提供一种对自立式通信塔抗倒塌安全性的评估方法,通过简单易行的建模和分析手段,实现自立式通信铁在设计荷载作用下倒塌的全过程模拟,并对其进行抗倒塌安全性评估,既可用于新建塔桅的设计,也可用于 ...
【技术保护点】
一种对自立式通信塔抗倒塌安全性的评估方法,其特征在于,包括以下步骤:1)设计模型建模:采用Midas和3D3S具有铁塔设计模块的钢结构设计软件对要分析的通信塔进行设计模型的建模;2)FE模型建模:将铁塔的设计模型导入到通用有限元软件ABAQUS中,建立相应的FE(Finite Element)模型,赋予非线性材料本构;3)不利风向和关键构件选取:根据规范计算铁塔所承受的风荷载并选取不利风向施加在铁塔上,根据构件的重要性和破坏影响范围选取关键构件进行拆除分析;4)非线性动力拆柱分析:采用ABAQUS中的非线性动力分析进行铁塔的倒塌全过程模拟,并采用直接拆柱法实现关键构件的移除,并观察剩余铁塔结构的动力响应,如在选定不利风向下关键构件的移除并未引起铁塔的倒塌,可重新选定不利风向或关键构件进行分析,也可在剩余塔身上继续移除关键构件或加大风荷载进行分析;5)抗倒塌安全性评估:根据各种不利风向和关键构件拆除后铁塔的动力分析结果,对铁塔的抗倒塌安全性进行评估,对于不满足抗倒塌安全性的新建铁塔和在网铁塔进行重新设计和加强。
【技术特征摘要】
1.一种对自立式通信塔抗倒塌安全性的评估方法,其特征在于,包括以下步骤:1)设计模型建模:采用Midas和3D3S具有铁塔设计模块的钢结构设计软件对要分析的通信塔进行设计模型的建模;2)FE模型建模:将铁塔的设计模型导入到通用有限元软件ABAQUS中,建立相应的FE(FiniteElement)模型,赋予非线性材料本构;3)不利风向和关键构件选取:根据规范计算铁塔所承受的风荷载并选取不利风向施加在铁塔上,根据构件的重要性和破坏影响范围选取关键构件进行拆除分析;4)非线性动力拆柱分析:采用ABAQUS中的非线性动力分析进行铁塔的倒塌全过程模拟,并采用直接拆柱法实现关键构件的移除,并观察剩余铁塔结构的动力响应,如在选定不利风向下关键构件的移除并未引起铁塔的倒塌,可重新选定不利风向或关键构件进行分析,也可在剩余塔身上继续移除关键构件或加大风荷载进行分析;5)抗倒塌安全性评估:根据各种不利风向和关键构件拆除后铁塔的动力分析结果,对铁塔的抗倒塌安全性进行评估,对于不满足抗倒塌安全性的新建铁塔和在网铁塔进行重新设计和加强。2.根据权利要求1所述的一种对自立式通信塔抗倒塌安全性的评估方法,其特征在于,所述的步骤1)中设计模型建模,选择建设环境恶劣、风压大、塔身高和附属构件多的塔型进行分析,采用Midas和3D3S具有铁塔设计模块的钢结构设计软件进行建模,铁塔的几何模型包括塔柱、斜撑、横撑、避雷针、平台和天线等,计算模型的前六阶自振频率,并按照规范计算出塔身承受风荷载的大小。3.根据权利要求1所述的一种对自立式通信塔抗倒塌安全性的评估方法,其特征在于,所述的步骤2)中FE模型建模,通过设计软件自身的软件接口,将铁塔的设计模型导入到通用有限元软件ABAQUS中,增加材料的非线性本构,并计算FE模型的前六阶自振频率,与步骤(1)中设计模型的自振频率进行对比验证,采用Truss单元模拟铁塔的各类构件,赋予材料瑞利阻尼和密度,施加重力加速度场。4.根据权利要求1所述的一种对自立式通信塔抗倒...
【专利技术属性】
技术研发人员:高山,张明明,苏卫铭,李晓芳,王文博,
申请(专利权)人:西京学院,
类型:发明
国别省市:陕西;61
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